电阻焊
埋弧焊
摩擦焊
软钎焊
电渣焊
熔
等离子弧焊
焊
电子束焊
钎 硬钎焊
压
超声波焊 焊
力
及
焊
爆炸焊
封 封接 粘
扩散焊
粘接
激光焊
高频焊
气门芯
4.1 熔焊工艺
4.1.1 熔焊原理及过程 4.1.2 焊接接头的组织与性能 4.1.3 焊接变形和焊接应力 4.1.4 熔焊方法及工艺 本节重点：熔化焊焊接接头的组织性能 本节难点：焊接应力与变形
✓ 熔池的保护
可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化， 并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。
✓ 填充金属
保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到 力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。
焊接电弧
电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。 电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。 将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。
影响焊缝质量。
CO2气体
➢ CO2为无色无味气体，密度是空气的1.5倍，在常温下很稳定，但在 高温下易分解。
➢ CO2气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池 和电弧方面，效果良好。
➢ 但CO2气体为氧化性气体，在高温下将分解为CO和O2： CO2 ＝ CO + O2
➢ 所以二氧化碳在高温时有强烈的氧化性。
焊接热循环的特点是 加热和冷却速度很快，对 易淬火钢，易导致马氏体 相变；对其它材料，易产 生焊接变形、应力及裂纹。
焊缝热影响区
焊缝的组织和性能
热源移走后，熔池 焊缝中的液体金属立刻 开始冷却结晶，以垂直 熔合线的方式向熔池中 心生长为柱状树枝晶。
低熔点物质将会被
推向焊缝最后结晶部位， 形成成分偏析。
4.1.3 焊接变形和焊接应力
焊接应力与变形产生的原因： 焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘
束，不能自由膨胀和收缩。
焊接应力与变形产生
•当拘束很大时（如大平板对接），则会产生残余应力，无 残余变形。
•当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产 生残余变形。
焊件焊后的变形形式主要有： 尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。
➢ 金属熔池体积小，熔池四周是冷金属，熔池处于液态的 时间很短，一般在１０秒左右。导致各种化学反应难以 达到平衡状态，化学成分不够均匀，气体和杂质来不及 浮出易产生气孔和夹杂等缺陷。
➢ 熔池不断更新，有害气体容易进入熔池，形成氧化物、 气孔杂质等缺陷。
4.1.1.1 熔池的保护
焊剂是由SiO2，MnO、MgO及CaF等组成的硅酸盐。 焊剂保护的效果 ➢ 形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大减少
✓ 直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊
条、低合金钢和铝合金）
电弧焊的焊接过程：
➢ 手工电弧焊是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件 熔化而进行焊接的。
➢ 电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件（基本 金属）和焊条同时熔化成为熔池，焊条金属熔滴借重力 和电弧气体吹力的作用逐渐过渡到熔池当中。
焊接应力的防止及消除
➢采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少 应力（图a）。而图b因先焊焊缝1导致对焊缝2的拘束度 增加，而增大残余应力。
➢焊缝不要有密集交叉截面，长度也要尽可能小，以减小焊 接局部加热，从而减少焊接应力。
采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力。 焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。
焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。 ➢ 延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣
的析出。
✓ 渣保护
为了使熔池与空气隔离， 可在熔池上覆盖一层熔渣
• 一方面防止金属氧化和吸气
• 另一方面向熔池过渡合金元 素，提高焊缝性能
• 同时，还可以减少散热，提 高生产率，防止强光辐射
✓ 气保护
• 用于保护熔池和溶滴的气 体应是惰性气体，并在高 温下不分解，或是低氧化 性的不溶于金属液体的双 原子气体(如Ar或CO2)。
4.1.1 熔焊原理及过程
熔焊的本质及特点
➢ 熔化焊的本质是小熔 池熔炼与铸造，是金 属熔化与结晶的过程。
➢ 熔池存在时间短，温 度高；冶金过程进行 不充分，氧化严重； 热影响区大。
➢ 冷却速度快，结晶后 易生成粗大的柱状晶。
熔化焊的三要素
✓ 热源
能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小 热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、 电子束和激光。
电极在焊剂层下引燃电弧燃烧。因电弧在焊剂包 围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊 丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高 速焊接，生产率高；金属利用率，焊接质量好， 劳动条件好。埋弧焊适于平直长焊缝和环焊缝的 焊接。
埋弧自动焊
埋弧自动焊工序
✓ 埋弧焊的工艺
• 焊前准备 板厚小于14mm时，可不开坡口； 板厚为14～22mm时，应开Y型坡口； 板厚为22～50mm时，可开双Y型或U型坡口。 Y型和双Y型坡口的角度为50°～60°。
焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板， 以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷 进入工件焊缝之中
• 平板对接焊
一般采用双面焊，可不留间隙 直接进行双面焊接，也可采用打底 焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率， 也可采用水冷铜成型底板进行单面 焊双面成型。
• 环焊缝
焊接环焊缝时，焊丝起弧点应 与环的中心线偏离一距离e，以防止 熔池金属的流淌。一般偏离距离为 20~ 40mm，直径小于250mm的环 缝一般不采用埋弧自动焊。
• 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材， 应选用相应的专用焊条。
4.1.2 焊接接头的组织与性能
熔焊热原的高温集中融化焊缝区金 属，并向工件金属传导热量，必然 引起焊缝及附近区域金属的组织和 性能发生变化。 ➢ 焊缝区——在焊接接头横截面上
测量的焊缝金属的区域。 ➢ 熔合区——熔合线两侧有一个很
• H代表焊接用钢丝，其后的 两位数字代表含碳量的万 分之几；A为高级优质钢； E代表特级优质钢。
4.1.1.2 电焊条
✓ 电焊条的组成及作用
• 组成：焊芯和药皮 • 作用：焊芯—填充金属
药皮—稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。 • 药皮必须含有造气剂和造渣剂。 • 药皮中还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂
（1）节省材料，减轻质量； （2）简化复杂零件和大型零件的制造； （3）适应性好；可实现特殊结构的生产； （4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连
接成型； （5）降低劳动强度，改善劳动条件。 焊接方法的应用： （1）制造金属结构件； （2）制造机器零件和工具； （3）修复。
焊接方法
手弧焊
电弧焊 气体保护焊
✓ 酸性药皮与碱性药皮两者的性质
• 酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。 碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。
• 碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊 缝金属的抗裂性。
• 碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞 溅和CO气孔。
• 碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HF等），因 而应注意通风。
➢当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也 能减少焊接残余应力。
➢焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。
焊接变形的防止和消除
焊缝对称布置
✓采用反变形方法
✓采用对称焊和分段倒退焊 ✓采用多层多道焊，能减少焊接变形
✓采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形， 但这样会产生较大的焊接应力。采用定位焊组装 也可防止焊接变形。
✓电焊条的选用原则
• 等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般 都要求焊缝金属与母材等强度， 因此可根据钢 材强度等级来选用相应的焊条。
• 同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主 要应考虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷 性质和抗裂性能而定。
• 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头 中强度较低的钢材来选用相应的焊条。
窄的焊缝与热影响区的过渡区。 ➢ 热影响区---受焊接热循环的影响，
焊缝附近Байду номын сангаас母材因焊接热作用发生 组织或性能变化的区域（过热区、 正火区、部分相变区）。
热影响区中的过热区，对焊接接头有不利影响，应使之尽可能减小。
熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差 的部位。
在低碳钢焊接接头中，熔合区很窄，但因强度、塑性和韧性都下降，而 且此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定焊接接头的性能。
• 喷嘴结构应尽可能使气体 以层流流出。
氩气
➢ 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反 应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
➢ 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 ➢ 氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度
可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。 ➢ 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会
4 材料的连接成形
概述 4.1 熔焊工艺 4.2 压力焊工艺 4.3 钎焊与封焊 4.4 金属材料的焊接性
4.5 焊接缺陷与检验
4.6 焊接件结构设计
本章重点：焊条电弧焊的原理与特点，焊接材料、焊接 方法、焊接工艺参数和焊接结构形式的选用原则。
焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或 不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。 焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。 焊接的主要特点是：
等。
✓ 焊条的种类和编号
• 种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低 温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金 焊条、特殊用途焊条。